Статистическата смисъла на ентропия, формулата на Болцман, термодинамична вероятността от държавата
Термодинамични veroyatnostW състояние на системата - това е броят на начините, по които може да се прилага това състояние на микроскопичен система, или броя на microstates за прилагане на настоящия macrostate (по дефиниция, W³ 1, т.е., термодинамична вероятност не е вероятност в математическия смисъл на думата (последната £ 1) ..! ).
Според Болцман (1872), ентропията на системата и термодинамична вероятността свързан, както следва:
където к - е постоянна Болцман. По този начин, ентропията се определя от логаритъма на брой Microstates на по който това може да се реализира macrostate. Ето защо, ентропия може да се разглежда като мярка за вероятността от състоянието на термодинамична система. Болцман Уравнение (57.8) ни позволява да се даде следната статистическа интерпретация на ентропията: ентропията е мярка за неподредени-magnetizations система. В действителност, по-голям е броят на microstates реализирането на това macrostate, толкова по-ентропията. В състояние на равновесие - най-вероятно състоянието на системата - максималният брой на microstates, с маково максимално мито и ентропия.
Вторият закон на термодинамиката - един от основните закони на физиката, законът за недопускане на намаляване на ентропията в изолирана система.
За система с постоянна температура е налице състояние функция S - ентропия, която се определя така, че
1. адиабатно преход от равновесно състояние А в равновесно състояние В е възможно, когато само
2. увеличаване на ентропията в квази-статичен процес все още бавно
където Т - температура.
16. Първият и вторият закон на термодинамиката: формулирането и физически смисъл.
Има няколко еквивалентни формулировки на първия закон на термодинамиката
Във всеки изолирана система на енергийните доставки остава постоянна. Това е - формулировката на JP Джаул (1842) ..
Количеството топлина, получена от системата, продължава да се променя неговият вътрешен енергия и работа срещу външните сили
Промяната във вътрешната енергия на системата по време на своя преход от едно състояние в друго, е равна на сумата от външни сили и количеството топлина, прехвърлени в системата, т.е., това зависи само от началното и крайното състояние на системата и не зависи от начина, по който преходът се извършва. Това определяне е особено важно за химичните термодинамиката (поради сложността на процеса). С други думи, вътрешната енергия е функция на държавата. Цикличното процеса на вътрешната енергия не се променя.
Промяна в общата енергия на системата в квази-статичен процес същото количество топлина. съобщава на системата, в размер на промяна на енергия, свързани с количеството на материала в химическата потенциал. и работа. извършено на системата от външни сили и полета, по-малко работа. извършено от системата срещу външни сили
За начално количество топлина. елементарна работа и малки стъпки на вътрешната енергия на първия закон на термодинамиката е:
Разделението на работата на две части, едната от които описва работата, извършено на системата, а вторият - на работата, извършена от системата, посочва, че тези произведения могат да бъдат изработени от различни природни сили се дължи на различните източници на енергия.
Важно е да се отбележи, че общо диференциал, но също така - не.
Има няколко еквивалентни формулировки на втория закон на термодинамиката:
- Най постулат на Клаузиус. "Не може да са единственият резултат от които е да се прехвърлят на топлина от по-студените до по-горещо тяло" (този процес се нарича Клаузиус процес).
- Постулат на Thomson (Келвин). "Невъзможно цикличен процес, единственият резултат, който би бил производството на работа чрез охлаждане на топлина резервоар" (процес, наречен Thomson процес).
Еквивалентността на тези състави може лесно да бъде показано. Всъщност, нека да приемем, че постулатът на Клаузиус, е неправилно, това е, там е процес, единственият резултат от което би било прехвърляне на топлина от по-студено към по-горещо тяло. След това вземете две тела с различна температура (печка и хладилник) и подготвя няколко цикъла на топлинния двигател, като топлината от нагревателя, охладител и даване очевидно в тази работа. След това ние използваме процеса Клаузиус и да се върне топлината от охладителя на нагревател. Резултатът е, че ние се ангажираме да работим само с отбиването на топлината от нагревателя, т.е. Thomson постулат също не е правилно.
От друга страна, да приемем, че грешната постулат Томсън. След това може да отнеме част от топлината от по-студено тяло и да го превърне в механична работа. Тази дейност може да се превръща в топлина, например чрез триене, нагряване на горещо тяло. Така че, на изневяра изневяра постулира Thomson трябва да постулира на Клаузиус.
По този начин, постулира еквивалент Клаузиус и Thomson.
Друга формулировка на втория закон на термодинамиката се основава на ентропията:
- "Ентропията на една изолирана система не може да се смалявам" (законът на не-намаляваща ентропия).
Тази формулировка се основава на концепцията за ентропия като функция на състоянието на системата, която също трябва да се постулира.
Втория закон на термодинамиката в аксиома формулировка Rudolf Julius Clausius (R. J. Clausius, 1865) има следната форма:
За всеки квази-равновесие термодинамична система има уникална функция на термодинамична държавата. наречена ентропия, така че общото му диференциал.
В държавата с максимална ентропия макроскопски необратими процеси (процес на пренос на топлина винаги е необратим поради Клаузиус постулира) невъзможно.
17. Като се има предвид размера и молекулно взаимодействието на реален газ, на константи А и В. ван дер Ваалс на сили. Изотермите на ван дер Ваалс сили.
1. Отчитане собствен обем от молекули. Наличието на отблъскващи сили, които прабългарите газове проникват в обема заета от молекула други молекули, е да се гарантира, че действителната свободното пространство, което може да се движи истинска газови молекули няма да Vm на и Vm - б. където б - обем заета от молекулите.
В е равно на четири пъти обема на обема на своите собствени молекули. Ако, например, в съда две молекули, центъра на всяка една от тях може да са в близост до центъра на друга молекула на разстояние по-малко от диаметъра на молекула г. Това означава, че се отстранява от сферична обем радиус г, т. Е. обем, равен осем четири пъти обема на молекула или молекули в обем няколко Ras на молекула центрове за двете молекули.
2. счетоводен привличане молекули. Действието на силите на привличане на газ води до допълнителен натиск върху вътрешното налягане на газ нар. Чрез изчисляване Yam Ван дер Ваалс сили, вътрешното налягане е обратно пропорционално на обема на квадратен фут моларен, г. F.
където а - постоянни ван дер Ваалс междумолекулни сили характеризират в-опъване, Vm- моларен обем.
Въвеждането на тези корекции poluchimuravnenie Ван дер Vaalsadlya мол газ (газ действителното уравнение на състоянието):
За всяко количество вещество газ о а (V = m / M) като се вземе предвид факта, че V = ВВМ, на дер Ваалс сила Van става
където корекции А и В - постоянна стойност за всеки газ определя емпирично (записан Ван дер Ваалс уравнение с две известни от опит и газ състояния са решени по отношение на а и б).
Това се нарича критична изотерма. съответстваща температура Tk - Crit температура кал; инфлексна точка К се нарича критичната точка; в този момент е успоредна на допирателната към оста х. Съответна до този момент obemVk и davlenierk наричан също от решаващо значение. Като критичен параметър-комплект (Пк, Vk, ТК) се нарича критично състояние. При ниски температури (T За да се изясни естеството на изотермите трансформира уравнението на ван дер Ваалс сили (61.2) на формата За да намерите най-критичните параметри, като се замести техните стойности в уравнение (62.1), за да напише (Символ «м» е пропуснат за простота). Тъй критичната точка, трите корени са еднакви и равни на VR уравнение намалява до формата Данъчни уравнения (62.2) и (62.3) са идентични, а след това те трябва да са равни, а коефициентът на cients на неизвестните, съответстващи градуса. Ето защо можем да пишем Решаването на уравнения, получени, ние откриваме